CN100404999C - 引爆器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种总线连接用的引爆器，多个该引爆器通过公共总线与控制装置连接，并可以根据从所述控制装置供给的电能和电信号选择性地进行工作，其特征在于，通信/点火单元与第1火药一起容纳在内盖中，该通信/点火单元被构成为将与所述总线电连接的通信/点火电路和与该通信/点火电路连接的点燃元件一体地设置在集成电路上，在该内盖与容纳它的外盖之间，填充有与所述第1火药的种类不同的第2火药。
Description
技术领域
本发明涉及例如汽车用气囊装置或预张紧(pretensioner)装置等利用火药的系统中使用的引爆器(点燃装置)。
本发明涉及汽车用气囊装置或预张紧装置等利用火药的系统中使用的引爆器(点燃装置)，并涉及具有可以用低能量进行点燃的点燃元件的引爆器。
背景技术
安装在汽车上的气囊装置和预张紧装置等乘员保护装置通过引爆器(点燃装置)点燃收纳在充气器内的气体发生剂，并把因其燃烧产生的高压气体导入到气囊等内来进行工作。
引爆器采用以下结构，即：点燃元件安装在固定有作为连接端子的引脚的引爆器头上，并且把作为点火剂的火药以与点燃元件接触的状态压填在盖内。而且，固定在引爆器头上的引脚与成为主控部分的控制单元电连接。
近年来，逐渐在车辆上安装从方向盘、座椅侧部以及车顶侧部展开的气囊装置等、数量很多的乘员保护装置，为了与此对应，提出了与乘员保护装置间的总线化有关的发明(例如，特开平10-154992号公报)。
并且，配合该总线化，还提出了与在内部安装有通信/点火用的IC(Integrated Circuit：集成电路)的引爆器有关的发明(例如，特许第3294582号公报)。
此外，为了使气囊装置或预张紧装置等系统工作，引爆器用于点燃气体发生剂。作为这种现有型的引爆器，有图9或图10中所示的引爆器。如这些图中所示，在引爆器130的内部具有称为点火药的火药135、引爆器头132，以镍铬或白金为材料的细线(电桥线)131焊接在引爆器头132上，从引爆器头132上突出形成引脚133、134。而且，采用以下结构：将外部控制单元(未图示)与引爆器130的引脚133、134连接，使电流从该控制单元通到引脚133、134，通过其焦耳热对火药135进行点火。
此外，近年来，安装在汽车上的气囊或预张紧的数目有增大的趋势。为了对应此趋势，如图11所示，提出了以下技术：将多个引爆器140以接“或”的形式连接起来(总线连接)，使电力供给功能和通信功能由2条引线(总线)142所共有，通过用来自控制单元141的通信指令进行点火控制，来减少电线束(特开平10-154992号公报、特开2000-124932号公报)。
该总线连接中使用的引爆器必须将通信点火电路和点火用电容器组装在现有通用型的引爆器中，如图12所示，已经提出了组装有通信点火电路143、点火用电容器143的引爆器140(特开2000-241098号公报)。
但是，当形成将多个引爆器连接到总线的结构时，由于这些引爆器全都由总线供给电力，因此，也必须使点火所需的能量为现有通用型的引爆器的1/100左右。因此，提出了具有可以用低能量进行点燃的点燃元件的引爆器(美国专利第5847309号公报、美国专利第5905266号公报、美国专利第6192802号公报)。
进而，作为这种低能量引爆器，正在研究如下的技术：如图13所示，将通信电路、点火电路和点燃元件都容纳在一个管壳151内，通过将它们内置到外部形状与现有引爆器相同的引爆器150中，可以不改变已有的乘员约束装置而连接到总线。
另外，在内部安装有IC的引爆器中，通过使引爆器的外形与现有引爆器相同，并将点燃元件与IC形成为一体，具有容易安装到现有充气器中的优点。
但是，在将点燃元件与IC形成为一体的结构中，由于火药与IC共存于盖内，因此，优选采用保护点燃元件和IC不受由火药排放的气体的影响的结构。
本发明是鉴于上述状况而提出的，其目的在于，既保持作为引爆器的功能，又可以保护点燃元件和IC不受由火药排放的气体的影响。
此外，在低能量引爆器的情况下，必须将通信点火电路容纳到引爆器头内部，并且必须将点燃元件形成在点火电路内部。因此，由于在引爆器头结构中必须确保一定的空间，因此存在加工引爆器头时的作业负担增大、成本变高的问题。此外，由于为了使外部形状与现有通用型的引爆器相同，必须使通信点火电路管壳也小型化，因此存在将点火用电容器内置到该管壳内时难度变大的问题。此外，为了谋求点火的可靠性，必须确保点火剂与点燃元件之间的密切接触，但是为此需要进行压实点火剂的作业(压填作业)，存在不得不分别按电路管壳形状进行该作业的问题。
发明内容
本发明提供一种解决上述课题的装置，目的在于提供一种低能量引爆器，既可以减小作业负担、降低成本、确保点火的可靠性，又可以不改变现有的乘员约束装置而连接到总线上。
为了解决上述课题，第1发明是一种总线连接用的引爆器(例如，后述实施例中的引爆器2a、2b、2c、---)，多个该引爆器通过公共总线(例如，后述实施例中的总线3)与控制装置(例如，后述实施例中的控制单元1)连接，可以根据从上述控制装置供给的电能(例如，后述实施例中的电力)以及电信号(例如，后述实施例中的控制信号、点火执行信号)选择性地进行工作，
其特征在于，通信/点火单元(例如，后述实施例中的通信/点火单元50)与第1火药(例如，后述实施例中的第1火药54a)一起容纳在内盖(例如，后述实施例中的内盖41)内的第一室中，该通信/点火单元被构成为将与上述总线电连接的通信/点火电路(例如，后述实施例中的安装在IC基板52上的控制电路21等)、以及与该通信/点火电路连接的点燃元件(例如，后述实施例中的点燃元件30)一体地设置在集成电路上，
在该内盖与容纳其的外盖(例如，后述实施例中的外盖42)之间并且通过隔板与该第1室隔断气体流通的第2室中，填充有与上述第1火药种类不同的第2火药(例如，后述实施例中的第2火药54b)，
分别单独地形成引爆器头部、火药部以及通信/点火电路，在所述引爆器头部与所述火药部之间，形成配置有所述通信/点火电路的管壳，在该管壳中内置点火用电容器。
此外，第2发明是一种总线连接用的引爆器，多个该引爆器通过公共总线与控制装置连接，可以根据从上述控制装置供给的电能及电信号选择性地进行工作，
其特征在于，被构成为将与上述总线电连接的通信/点火电路、以及与该通信/点火电路连接的点燃元件一体地设置在集成电路上的通信/点火部件，与第1火药一起共存于第1室(例如，后述实施例中的内盖41的内部)中，
也可以在通过隔板(例如，后述实施例中的内盖41)与该第1室隔断气体流通的第2室(例如，后述实施例中的外盖42的内底面42A与内盖41的外底面41B之间的间隙)中，填充与上述第1火药种类不同的第2火药。
而且，在第3发明中，作为上述第1火药，优选采用不排放腐蚀性气体的火药(例如，后述实施例中的斯蒂芬酸铅等)。
根据上述结构，即使从第2火药排放出气体，由于该气体的流通被内盖或隔板所隔断，因此不会接触点燃元件或通信/点火电路。
此外，第4发明是一种总线连接用的引爆器(例如，后述实施例中的引爆器101)，多个该引爆器通过公共总线与点火控制装置连接，可以根据从上述点火控制装置供给的电能及电信号选择性地进行工作，其特征在于，分别形成引爆器头部(例如，实施例中的引爆器头104)、火药部(例如，实施例中的点火剂109)以及通信点火电路(例如，实施例中的IC点火电路106)，在上述引爆器头部与上述火药部之间，形成配置有通信点火电路的管壳(例如，实施例中的管壳102)，在该管壳中，内置点火用电容器(例如，实施例中的电容器105)。
根据第4发明，通过与上述引爆器头分别形成上述通信点火电路、上述火药部，可以简化上述引爆器头的结构，可以减轻作业负担、减少成本。此外，由于没有必要将上述点燃元件装在上述管壳内，因此可以确保用于内置点火用电容器的空间，可以简化引爆器的组装工序，减轻作业负担。而且，通过分别形成上述管壳与上述点燃元件，可以分开制造各部件，可以提高生产率。
第5发明的特征在于，还将上述管壳的外形形成为圆柱形，并将点燃元件(例如，实施例中的点燃元件103)与其端面连接。
根据第5发明，通过将上述管壳的外形形成为圆柱形，在可以简化上述管壳的形状的同时，通过隔着上述点燃元件将上述管壳压入点火剂中，可以均匀地压缩上述点火剂，确保密合性。
根据第1和第2发明，即使从第2火药排放出气体，由于该气体的流通被内盖或隔板所隔断，因为不会接触点燃元件、通信/点火电路，因此可以采用尽量排除对点燃元件或通信/点火电路产生影响的火药作为第1火药，可以采用适于确保引爆器功能的火药作为第2火药。
根据第3发明，可以更加有效地抑制由第1火药排放的气体对点燃元件和通信/点火电路的影响。
根据第4发明，可以减轻作业负担、减少成本，既可以保持用低能量进行点燃的点燃性能，又可以不改变现有的乘员约束装置而连接到总线上。
根据第5发明，可以均匀地压缩上述点火剂，确保密合性。
附图说明
图1是具有本发明的第1实施例的引爆器的点火系统的方框图。
图2是第1实施例的引爆器的方框图。
图3是第1实施例的引爆器的分解剖面图。
图4是第1实施例的引爆器的纵剖面图。
图5是表示本发明的第2实施例的引爆器的结构要素的分解立体图。
图6是将图5所示的各结构要素组装起来构成的引爆器的概略立体图。
图7是表示图5所示的通信点火电路的结构说明图。
图8是表示对图7所示的通信点火电路进行树脂模制后的通信点火单元的概略立体图。
图9是现有的通用型引爆器的剖面图。
图10是图9所示的引爆器的AA剖面图。
图11是具有对应总线连接的引爆器的点火系统的说明图。
图12是表示对应总线连接的引爆器的剖面图。
图13是具有与现有的通用型引爆器形状相同的管壳的低能量引爆器的概略立体图。
具体实施方式
以下参考图1～图4，对作为本发明的最佳实施方式的第1实施例进行说明。
并且，根据该实施例的引爆器适合用于例如安装在汽车等车辆上的气囊装置或预张紧装置等乘员保护装置中。以下，作为一例，对将具有引爆器的乘员保护装置安装到汽车上的情况进行说明。
在图1中，控制单元1是作为保护乘员免受施加到车辆上的冲击的影响的的乘员保护装置的中心的控制部，与为了保护乘员而设置在车辆适当位置的多个辅助约束装置(未图示)一一对应配备的该辅助约束装置的引爆器2a、2b、2c、---，例如利用设置有两对线材中的一对的不平衡型的总线3相连接。并且，引爆器2a、2b、2c、---是利用点火剂(点燃辅助约束装置的气体发生剂的火药)使辅助约束装置工作的装置，其在内部内置有点火剂54，并根据从控制单元1指定引爆器2a、2b、2c、---的通信地址后发送的点火执行信号(点火执行指令)，通过对点火剂54进行点火，使辅助约束装置进行工作。
此外，在控制单元1中，具有由CPU(中央运算装置)实现的碰撞判定部11，该碰撞判定部11根据前部传感器4的输出信号和G传感器13的输出信号，判断是否由于车辆与其它物体碰撞而向车辆施加了使乘员保护装置工作所需的冲击，其中，前部传感器4设置在车辆前部并检测通过通信电路12所连接的车辆前部的变形引起的加速度；G传感器13设置在控制单元1中并检测车辆的加速度。
另一方面，在控制单元1中还具有通信电路14，该通信电路14用于通过总线3向引爆器2a、2b、2c、---供给电力(电能)，并指定通信地址与引爆器2a、2b、2c、---进行控制信号(电信号)的通信。碰撞判定部11在判断出因车辆与其它物体碰撞而对车辆施加了不必要的冲击时，由通信电路14通过总线3，向引爆器2a、2b、2c、---发送出使辅助约束装置(未图示)工作的点火执行信号(点火执行指令)。
此外，控制单元1通过用于防止过电流的熔断器5和点火开关(IG/SW)6，连接着储存车辆所用电力的车载电池7，在将通过防止逆电流的保护二极管15所输入的车载电池7的电力供给生成构成碰撞判定部11的CPU等的电源的+5V电源16的同时，也向对引爆器2a、2b、2c、---供给电力的通信电路14供给电力。而且，为了在来自车载电池7的电力供给停止了时还工作一定时间，在控制单元1中还具有用于储存电力和作为后备电源的备用电容器17、用于对备用电容器17进行充电的保护二极管18a、18b和升压电路19等。
并且，由于连接到公共总线3的引爆器2a、2b、2c、---的结构都相同，以下，仅以引爆器2a为例进行说明。
如图2所示，在引爆器2a中具有控制电路21，该控制电路21根据通过总线3进行的通信诊断和来自控制单元1的指示，执行点火控制。在从总线3通过接收缓冲器22向控制电路21输入控制信号(指令)，并且从控制电路21通过发送缓冲器23向总线3输出对控制信号的响应信号。
从总线3供给的电力供给生成控制电路21等的电源的+5V电源24，并且也通过保护二极管25供给升压电路26，该升压电路26生成对引爆器2a的点火剂进行点火、使辅助约束装置工作所需的电力。
电容器28通过保护二极管27连接到升压电路26的输出，可储存引爆器2a对点火剂进行点火使辅助约束装置工作所需的、由升压电路26升压后的电力。
保护二极管27的输出(阴极端子)与电容器28并联地与开关元件29、用于对内置在引爆器2a中的点火剂进行点火的点燃元件30以及开关元件31的串联电路连接。具体地说，保护二极管27的输出通过开关元件29，连接到点燃元件30的一个端子，点燃元件30的另一个端子通过开关元件31接地。控制开关元件29和开关元件31的导通和截止的控制端子二者都连接到控制电路21上。
如图3和图4所示，引爆器2a具有：形成有底圆筒状的盖单元40；与该盖单元40同轴地容纳在该盖单元40中的通信/点火单元50。
此外，例如通过激光焊接，将这些盖单元40和通信/点火单元50分别与作为盖单元40的一个结构要素的内盖41和作为通信/点火单元50的一个结构要素的引爆器头51等形成为一体，由模制树脂55密封盖单元40的开口部的周围。
盖单元40具有内盖41和外盖42，内盖41为有底圆筒状，在其内部同轴地插入通信/点火单元50；外盖42为有底圆筒状，在其内部同轴地插入该内盖41。这些由SUS(不锈钢)等金属制的盖41、42例如可通过激光焊接等相互连接。
进而，更具体地，在内盖41的内部(第1室)内，在内盖41的内底面(内壁)41A与通信/点火单元50的前端面(外壁)50A之间的间隙中，压填有第1火药54a，此外，在外盖42的内底面(内壁)42A与内盖41的外底面(外壁)41B之间的间隙(第2室)内，压填有第2火药54b。
通信/点火单元50具有：引爆器头51，其在具有导电性的引爆器头主体51a的内部具有管状绝缘部件51b；通信/点火用IC基板52，其例如通过焊接等连接到该引爆器头51的前端。在引爆器头51上，固定有与作为外部信号线的2线式总线3相连的连接端子的引脚53a、53b。
此外，在IC基板52上，安装有上述控制电路21、接收缓冲器22、发送缓冲器23、+5V电源24、保护二极管25、升压电路26、保护二极管27、电容器28、开关元件29、点燃元件30以及开关元件31。
第1火药54a与IC基板52直接接触。因此，为了保护安装在IC基板52上的控制电路21、点燃元件30等部件免受从由第1火药54a排放的气体的影响，第1火药54a例如采用不排放腐蚀性气体的斯蒂芬酸铅(C6H(NO2)3O2Pb)等火药。
另一方面，第2火药54b隔着内盖41不与IC基板52接触而被隔绝，保持由第2火药54b排放的气体不能流通到IC基板52侧的状态。因此，使用例如ZPP等适于点燃气体发生剂的已有的引爆器用火药作为第2火药54b。
如上所述，用于点燃辅助约束装置的气体发生剂的点火剂54由这些相互种类不同的第1和第2火药54a、54b构成。
引爆器2a的组装例如按以下步骤进行。
首先，如图3所示，将第2火药54b和内盖41按该顺序插入外盖42中，之后，通过焊接，将外盖42与内盖41形成为一体，构成盖单元40。此外，与此分开，将IC基板52焊接在引爆器头51的前端面51A上并将两者形成为一体，构成通信/点火单元50。
其次，将第1火药54a和通信/点火单元50按该顺序插入盖单元40中，通过激光焊接将盖单元40的内盖41和通信/点火单元50的引爆器头51形成为一体。
此时，内盖41的开口端部41a比外盖42的开口端部42a向轴方向的外侧延长规定的长度。
此外，在IC基板52的前端与第1火药54a接触的部分上，配置与上述开关元件29和开关元件31连接的点燃元件30，通过引爆器头51，对该点燃元件30供给点火用的电力、对控制电路21供给控制信号。
进而，如图4所示，对已形成为一体的盖单元40与通信/点火单元50，以跨过盖单元40的外盖42和内盖41中的各开口端部42a、41a、以及通信/点火单元50中的引脚53a、53b中靠近引爆器头51的部分的状态，用模制树脂55进行密封。
亦即，通信/点火单元50与第1火药54a共存于内盖41的内部(第1室)，在与该内部通过内盖(隔板)41隔断了气体流通的闭室中，即，在外盖42的内底面42A与内盖41的外底面41B之间的间隙(第2室)中，填充有第2火药54b。
具有该实施例的引爆器2a、2b、2c、---的点火系统当控制单元1向总线3供给电力时，由于在电容器28中储存有引爆器2a的点燃元件30对点火剂54，即第1和第2火药54a、54b按该顺序进行点火而使辅助约束装置工作所需的电力，因此，在该状态下，当控制单元1向引爆器2a发送点火执行信号(点火执行指令)时，引爆器2a的控制电路21可以使开关元件29和开关元件31导通，将储存在电容器28的电力供给点燃元件30，使内置在引爆器2a中的点火剂54爆炸，使辅助约束装置工作。
进而，根据该实施例的引爆器2a、2b、2c、---，即使从第2火药54b排放出腐蚀性气体(例如，氯气)，由于该气体的流通由除壳体之外还起到隔板功能的内盖41所隔断，因此，腐蚀性气体不会接触到IC基板52。
从而，可以采用尽量排除了对IC基板52产生影响的火药，例如不排放腐蚀性气体的斯蒂芬酸铅等火药作为第1火药54a。可以采用适于确保引爆器功能的火药作为第2火药54b，即，可以使用容易对气体发生剂进行点火的ZPP等火药。
并且，本发明并不限于上述实施例，可以在不偏离其宗旨的范围内，进行种种设计变更。
例如，只要是使用火药的系统中使用的引爆器，其应用对象并不限于安装在汽车上的气囊装置或预张紧装置等乘员保护装置，可进行种种应用。
利用图5～图8，对作为本发明的第2实施例的引爆器进行说明。
图5是表示本发明的第2实施例的引爆器的结构要素的分解立体图。图6是图5所示的各种结构要素组装起来构成的引爆器的概略立体图。图7是表示图5所示的通信点火电路的结构说明图。图8是表示将图7所示的通信点火电路用树脂模制后的通信点火单元的概略立体图。
如这些图所示，第2实施例中的引爆器101分别形成有管壳102、点燃元件103、引爆器头104。以下对各部件分别加以说明。
如图7、图8所示，管壳102的结构为：内置有可以储存从点火控制装置(未图示)供给的电力的电容器105、与上述点火控制装置通信进行点火控制的IC点火电路106、以及配置于其两侧的引线111，并通过模制树脂111将它们形成为一体。而且，管壳102的形状形成为大致圆柱形。
此外，点燃元件103具有发热部和与其相邻的燃料部。当供给电流时，发热部发热，使燃料部活化，当燃料部被活化后，就发生激烈的化学反应，产生大量的热。这样，通过采用由通电部和燃料部构成发热部的结构，可以用比通常的引爆器低的能量来点燃。
此外，引爆器头104具有从形成在外形大致为圆柱形的主体部的下侧突出形成的一对引脚107、108，可以通过该引脚107、108，与作为外部信号线的2线式总线(未图示)相连接。
进而，将上述管壳102的下端部连接到上述引爆器头104，并且将点燃元件103安装在上述管壳102的上端面上并将它们形成为一体，形成单元。在该状态下，通过将上述单元压入保持在大致为圆筒状的盖(未图示)中的点火剂109中，形成引爆器101。
这些引爆器被分别设置在能够在方向盘、仪表板、左右座椅、车顶左右侧部之类的适当位置展开的气囊装置中，并通过上述总线连接到上述点火控制装置。
这样，通过将IC点火电路106、上述点火剂109与上述引爆器头104分别形成，可以简化上述引爆器头104的结构，可以降低作业负担、降低成本。
此外，通过将管壳102的外形形成为圆柱状，可以简化管壳102的形状，并且，通过将管壳102隔着点燃元件103压入点火剂109中，可以均匀地压缩上述点火剂109，确保密合性。
此外，由于没有必要将上述点燃元件103装在管壳102内，因此可以确保内置电容器105的空间，可以简化引爆器101的组装工序，可以减轻作业负担。
而且，通过分体形成管壳102和点燃元件103，可以分开制造各部件，可以提高生产率。
Claims (4)
1.一种总线连接用的引爆器，多个该引爆器通过公共总线与控制装置连接，并可以根据从所述控制装置供给的电能和电信号选择性地进行工作，其特征在于，
通信/点火单元与第1火药一起容纳在内盖内的第一室中，该通信/点火单元被构成为将与所述总线电连接的通信/点火电路和与该通信/点火电路连接的点燃元件一体地设置在集成电路上，
在所述内盖与容纳它的外盖之间并通过隔板与所述第1室隔断气体流通的第2室中，填充有与所述第1火药的种类不同的第2火药，
分别单独地形成引爆器头部、火药部以及通信/点火电路，在所述引爆器头部与所述火药部之间，形成配置有所述通信/点火电路的管壳，在该管壳中内置点火用电容器。
2.如权利要求1所述的引爆器，其特征在于，
所述第1火药采用不排放腐蚀性气体的火药。
3.如权利要求2所述的引爆器，其特征在于，
所述第1火药采用斯蒂芬酸铅。
4.如权利要求1所述的引爆器，其特征在于，
将所述管壳的外形形成为圆柱形，并将点燃元件与其端面连接。
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